我国石化产业碳达峰、碳中和实现路径研究

刘红光，何 铮，刘潇潇，王德亮，程一步，王晓明，程 诺

（中国石化集团经济技术研究院有限公司，北京 100029）

石油化工产业（简称石化产业，包含炼油和石油基化工）是国民经济的基础和支柱产业，也是我国实现减排降碳的重要工业部门。在“双碳”目标要求下，石化产业既要实现绿色低碳发展、推动工业部门低碳转型，又要实现高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要。开展石化产业碳达峰、碳中和相关问题研究，提出碳达峰、碳中和实现路径和关键举措，对于工业部门及全社会实现“双碳”目标具有重要意义。

1 我国石化产业能耗现状及碳排放核算

1.1 石化产业能耗现状

石化产业主要为经济社会发展生产燃动能源、原材料和基础化学品，产业链长、工艺流程复杂，能源消耗总量大、品种多。2019年，我国石化产业消耗能源约1.7亿吨标煤，占全社会终端总能耗的4.9%，主要包括煤炭、石油焦、燃料油、天然气、炼厂干气、电力和热力等（见图1）。其中煤炭和天然气既存在用于燃烧的燃料用途，也存在用于制氢的原料用途。

图1 2019年我国石化产业能源消费情况

1.2 石化产业碳排放核算

对于石化产业碳排放的核算，主要参考工信部印发的《石油化工生产企业CO2排放量计算方法》[1]和国家发改委印发的《中国石油化工企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[2]，从燃料燃烧、工艺过程排放、制氢排放、间接排放等4个方面，分别进行测算。

目前，我国石化产业能源消耗仍以化石能源为主，碳排放总量较高。2019年，我国石化产业碳排放约4.7亿吨、占全社会碳排放总量的5%，其中直接排放约3.6亿吨，间接排放约1.0亿吨（见图2）。直接排放中，各类化石燃料燃烧产生的碳排放约2.0亿吨，催化烧焦等工艺过程产生的碳排放约0.4亿吨，化石能源作为原料制氢产生的碳排放约1.0亿吨；间接排放主要是外购电力、热力等对应的碳排放。能耗高和化石能源占比大，给石化产业减少碳排放带来较大难度和压力。

图2 2019年我国石化产业碳排放结构

2 我国石化产业发展趋势及主要减碳举措

2.1 石化产业未来发展趋势

我国已进入新发展阶段，石化产业将加快推进高质量发展，在保障国家能源安全、满足人民日益增长的美好生活需要的同时，将加快从高碳能源逐步向低碳和绿色能源转变，经济可行地实现碳达峰。碳排放多和产能过剩的领域要率先实现碳达峰，产能不足和产品自给率不高的领域将后达峰，给产业高质量发展预留部分空间。其中，在炼油领域，由于目前产能大量过剩，加之受到电动汽车快速发展影响，汽柴油需求量已逼近峰值，预计原油加工量可在“十五五”初期达峰；在化工领域，由于目前我国乙烯自给率只有50%左右，随着城镇化进程不断推进和居民消费结构逐步升级，乙烯及下游高端石化产品需求仍将保持一定增长[3]，特别是高性能纤维、高性能树脂、膜材料、可降解塑料等高端材料需求将呈现倍数级增长，预计主要化工产品产量将在2035年之后才能渐次达峰。因此，在“双碳”目标下，要统筹考虑经济社会发展需求和减碳要求，实现炼油和化工错时碳达峰，科学规划石化产业发展，合理安排和推进产能建设。

2.2 石化产业主要减碳举措

石化产业实现碳达峰、碳中和的总体思路是，上中下游全产业链协同发力，全面推进能效提升，应用先进绿色工艺技术，采用低碳原料，调整能源结构，加大废旧石化产品回收利用，建成绿色高效的石化产业。

1）加大能效提升力度，推进生产过程减碳

未来需要降低石化产业的单位能耗水平和排放强度。一是要提高新增产能的能效标准，加快先进产能淘汰和置换落后产能的步伐，提升产业整体能效水平；二是要持续开展装置节能升级改造、流程优化、新节能技术的应用、热回收利用等，挖掘节能潜力；三是要加快研发和推广新型绿色高效石化工艺技术，包括原油直接裂解制烯烃、电气化乙烯裂解炉、芳烃高效生产和分离工艺等。

2）大力调整用能结构，推进产业源头减碳

化石燃料燃烧和制氢是石化产业最主要的碳排放来源，以低碳电力替代高碳电力和化石燃料，以绿氢替代灰氢，是源头减碳的重要手段。要统筹安全运行和经济可行，加大技术改造力度，推进加热炉等装置用低碳电力替代，减少煤炭、燃料油、天然气等化石燃料使用，增加绿电绿热使用。同时，大力推进石化产业用氢绿色化，替代化石能源制氢，减少碳排放，建设绿氢炼化产业[4]。

3）加大产品循环利用，推进市场消费减碳

从供给端和消费端共同发力，加快构建石化产品循环利用体系。在供给端，要加大可回收石化产品供应比例，以科学供应引导合理需求。在消费端，要强化政策引导和宣传教育，提升民众对可回收石化产品认可度、需求度。

4）加大资源综合利用，推进产业末端减碳

一方面，要结合油气田等矿区资源，加快研究和推广二氧化碳强化采油及地质封存技术，既提升油气开发利用水平，又实现减碳降碳固碳。另一方面，要加大科技创新及工业应用，推进二氧化碳和绿氢制甲醇、烯烃、芳烃、油品等[5-6]，二氧化碳制甲酸、二氧化碳制可降解塑料等高价值化学品制备，以及攻关二氧化碳矿化利用技术和生物利用技术[7]，从末端出口上解决二氧化碳排放问题。

3 我国石化产业碳达峰、碳中和实现路径

通过研判石化产业未来规模和结构特征，分析各类减碳技术、措施的发展应用潜力及减排贡献，提出石化产业实现碳达峰、碳中和的分阶段发展目标及路径（见图3）。

图3 我国石化产业碳达峰、碳中和路线

1）第一阶段（2021-2030年）——碳达峰阶段

主要是控制新增炼油产能、原油加工量和成品油出口量，抑制能源消费总量和碳排放总量；通过淘汰落后产能、加大节能改造力度、优化工艺流程，提升产业整体能效水平；示范推进电气化和绿氢、蓝氢利用以及CCUS技术应用。通过上述措施，预计石化产业可早于2030年实现碳排放达峰，峰值6.0亿～6.5亿吨。

2）第二阶段（2030-2050年）——快速减碳阶段

这一阶段，电动汽车和氢燃料电池汽车快速发展，原油加工量逐步降低，石化产品产量先升后降。通过持续深挖节能潜力，加快建立循环利用体系，各类节能降碳技术逐步成熟并实现工业化、多元化，化石燃料和化石能源制氢的绿色替代比例快速提升，CCUS规模明显增长，碳排放量快速降低。至2050年，碳排放总量预计将比峰值水平降低50%以上。

3）第三阶段（2050-2060年）——碳中和阶段

这一阶段，各类化石燃料和化石能源制氢的绿色替代比例将达到较高水平，但催化烧焦等工艺排放以及炼厂干气燃烧等排放压减难度较大。随着二氧化碳资源化利用技术成熟，CCUS在该阶段将发挥重要作用。到2060年，石化产业总体实现中和，建成零碳产业。

4 结论

1）我国经济高质量发展将驱动石化产业继续保持一段时期增长，科学合理规划石化产业发展规模，推动石化产业转变发展方式，对于石化产业实现碳达峰至关重要。

2）石化产业产品结构调整对于全社会碳减排具有重要意义，通过减少油品生产、多产绿色环保石化产品，可以减少全生命周期碳排放，助力全社会实现“双碳”目标。

3）石化产业碳中和目标的实现，需要持续提升能效水平、建立循环利用体系、大规模替代化石能源、采用先进绿色工艺技术等各类手段共同推动，并通过跨行业协同，大幅增加绿电和绿氢供应，共同推进实现“双碳”目标。

4）石化产业工艺流程复杂，存在催化剂烧焦、工艺尾气排碳等压减难度大的过程碳排放源，需要加强CCUS技术攻关，实现产业碳中和。